JP6842243B2

JP6842243B2 - Thermoelectric conversion unit and thermoelectric conversion module

Info

Publication number: JP6842243B2
Application number: JP2016057279A
Authority: JP
Inventors: 直樹内山; 和哉久保
Original assignee: Atsumitec Co Ltd
Current assignee: Atsumitec Co Ltd
Priority date: 2016-03-22
Filing date: 2016-03-22
Publication date: 2021-03-17
Anticipated expiration: 2036-03-22
Also published as: JP2017174900A

Description

本発明は、ゼーベック効果による熱電変換を行う熱電変換素子を備える熱電変換ユニット及び熱電変換モジュールにおける集熱構造に関する。 The present invention relates to a heat collecting structure in a thermoelectric conversion unit and a thermoelectric conversion module including a thermoelectric conversion element that performs thermoelectric conversion by the Seebeck effect.

熱電変換モジュールは、ゼーベック効果によって熱エネルギーを電気エネルギーに変換することが可能である熱電変換素子から構成されるモジュールである。このようなエネルギーの変換性質を利用することで、産業・民生用プロセスや移動体から排出される排熱を有効な電力に変換することができるため、環境問題に配慮した省エネルギー技術として当該熱電変換モジュール及びこれを構成する熱電変換素子が注目されている。 The thermoelectric conversion module is a module composed of a thermoelectric conversion element capable of converting thermal energy into electrical energy by the Seebeck effect. By utilizing such energy conversion properties, exhaust heat discharged from industrial / consumer processes and mobile bodies can be converted into effective electric power. Therefore, the thermoelectric conversion is an energy-saving technology that takes environmental issues into consideration. Attention is being paid to modules and thermoelectric conversion elements that compose them.

このような熱電変換モジュールは、一般的に、複数個の熱電変換素子（ｐ型半導体及びｎ型半導体）を電極で接合して構成される。このような熱電変換モジュールは、例えば、特許文献１に開示されている。また、このような熱電モジュールは、自動車及びその他のエンジンを備える産業機器における排ガスの廃熱を利用して発電するために、エンジン等の高温熱源の下流側に配置されることになる。このような熱電変換モジュールの利用及び当該熱電変換モジュールを用いた熱電変換装置は、例えば、特許文献２に開示されている。 Such a thermoelectric conversion module is generally configured by joining a plurality of thermoelectric conversion elements (p-type semiconductor and n-type semiconductor) with electrodes. Such a thermoelectric conversion module is disclosed in Patent Document 1, for example. Further, such a thermoelectric module is arranged on the downstream side of a high-temperature heat source such as an engine in order to generate electricity by utilizing waste heat of exhaust gas in an automobile or other industrial equipment including an engine. The use of such a thermoelectric conversion module and a thermoelectric conversion device using the thermoelectric conversion module are disclosed in, for example, Patent Document 2.

特開２０１３−１１５３５９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-115359 特開２００７−２２１８９５号公報JP-A-2007-221895

しかしながら、エンジンからの排ガスは下流（すなわち、排気側）に進むにつれて温度の低下に伴って熱量が不足するため、ｐ型半導体及びｎ型半導体を電極で接合した一般的な構造のみの熱電変換モジュールでは、十分な発電が行えないという問題が生じていた。また、複数の熱電変換モジュールを排ガスの流路に沿って配設すると、下流側に位置する熱電変換モジュールは、上流側に位置する熱電変換モジュールの存在により、下流側に位置する熱電変換モジュールに向けた排ガスの流れが遮られ、下流側に位置する熱電変換モジュールでは十分な発電が行えない場合がある。 However, since the amount of heat of the exhaust gas from the engine becomes insufficient as the temperature decreases as it goes downstream (that is, on the exhaust side), a thermoelectric conversion module having only a general structure in which a p-type semiconductor and an n-type semiconductor are joined by electrodes. Then, there was a problem that sufficient power generation could not be performed. Further, when a plurality of thermoelectric conversion modules are arranged along the flow path of the exhaust gas, the thermoelectric conversion module located on the downstream side becomes a thermoelectric conversion module located on the downstream side due to the presence of the thermoelectric conversion module located on the upstream side. The flow of exhaust gas toward it may be blocked, and the thermoelectric conversion module located on the downstream side may not be able to generate sufficient power.

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、排ガスの流れを利用しつつ下流においても優れた熱エネルギー効率にて吸熱を図り、全体としての発電量を向上することができる熱電変換ユニット及び熱電モジュールを提供することにある。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to absorb heat with excellent thermal energy efficiency even in the downstream while utilizing the flow of exhaust gas, and to increase the amount of power generation as a whole. It is an object of the present invention to provide a thermoelectric conversion unit and a thermoelectric module which can be improved.

上述した目的を達成するため、本発明の熱電変換ユニットは、並設された複数の熱電変換素子と、
前記熱電変換素子の一端に接合され、隣接する前記熱電変換素子の一端同士を電気的に接続する第１電極と、前記熱電変換素子の他端に接合され、隣接する前記熱電変換素子の他端同士を電気的に接続する第２電極と、前記第２電極の前記熱電変換素子と接合した表面とは反対側の表面上に設けられた吸熱部と、を備える複数の熱電変換モジュールを有し、前記複数の熱電変換モジュールは熱の流路に沿って並設され、且つ前記吸熱部は千鳥状に配設され、前記熱の流路の上流側に位置する前記熱電変換モジュールの前記吸熱部と、前記熱の流路の下流側に位置する前記熱電変換モジュールの前記吸熱部とは、前記熱の流路の上流側から見て前記吸熱部同士が重ならないように、前記第２電極に対する傾斜角度を各々変更して配設する。 In order to achieve the above-mentioned object, the thermoelectric conversion unit of the present invention includes a plurality of thermoelectric conversion elements arranged side by side.
A first electrode that is joined to one end of the thermoelectric conversion element and electrically connects one ends of the adjacent thermoelectric conversion elements, and the other end of the adjacent thermoelectric conversion element that is joined to the other end of the thermoelectric conversion element. It has a plurality of thermoelectric conversion modules including a second electrode for electrically connecting to each other and a heat absorbing portion provided on a surface opposite to the surface of the second electrode bonded to the thermoelectric conversion element. The plurality of thermoelectric conversion modules are arranged side by side along the heat flow path, and the heat absorbing portions are arranged in a staggered pattern, and the heat absorbing portion of the thermoelectric conversion module located on the upstream side of the heat flow path. And the heat absorbing portion of the thermoelectric conversion module located on the downstream side of the heat flow path with respect to the second electrode so that the heat absorbing portions do not overlap each other when viewed from the upstream side of the heat flow path. The inclination angles are changed and arranged .

上述した熱電変換ユニットにおいて、前記熱の流路の下流側に位置する前記熱電変換モジュールの前記吸熱部の表面積は、前記熱の流路の上流側に位置する前記熱電変換モジュールの前記吸熱部の表面積よりも大きくてもよい。これにより、下流側に位置する熱電変換モジュールにおいてもより優れた熱エネルギー効率にて吸熱を図り、熱電変換ユニット全体としての発電量を向上することができる。 In the thermoelectric conversion unit described above, the surface area of the endothermic portion of the thermoelectric conversion module located on the downstream side of the heat flow path is the surface area of the endothermic portion of the thermoelectric conversion module located on the upstream side of the heat flow path. It may be larger than the surface area. As a result, even in the thermoelectric conversion module located on the downstream side, heat can be absorbed with better thermal energy efficiency, and the amount of power generation of the thermoelectric conversion unit as a whole can be improved.

上述した熱電変換ユニットのいずれかにおいて、前記吸熱部は、前記熱の流路の上流側から下流側に向ってその高さが大きくなっていてもよい。これにより、吸熱部の下流側に位置する部分においてもより優れた熱エネルギー効率にて吸熱を図り、１つの熱電変換モジュールとしての発電量を向上することができる。 In any of the thermoelectric conversion units described above, the height of the endothermic portion may increase from the upstream side to the downstream side of the heat flow path. As a result, it is possible to absorb heat with more excellent thermal energy efficiency even in the portion located on the downstream side of the heat absorbing portion, and to improve the amount of power generation as one thermoelectric conversion module.

上述した熱電変換ユニットのいずれかにおいて、前記吸熱部は複数の吸熱フィンから構成されていてもよい。これにより、各熱電変換モジュールにおいて、効率よく吸熱を図ることができる。 In any of the above-mentioned thermoelectric conversion units, the endothermic unit may be composed of a plurality of endothermic fins. As a result, heat can be efficiently absorbed in each thermoelectric conversion module.

また、上述した目的を達成するため、本発明の熱電変換ユニットは、並設された複数の熱電変換素子と、前記熱電変換素子の一端に接合され、隣接する前記熱電変換素子の一端同士を電気的に接続する第１電極と、前記熱電変換素子の他端に接合され、隣接する前記熱電変換素子の他端同士を電気的に接続する第２電極と、前記第２電極の前記熱電変換素子と接合した表面とは反対側の表面上に設けられた吸熱部と、を備える複数の熱電変換モジュールを有し、前記複数の熱電変換モジュールは熱の流路に沿って並設され、且つ前記吸熱部は千鳥状に配設され、前記吸熱部は複数の吸熱フィンから構成され、前記熱電変換モジュールのそれぞれにおいて、前記熱の流路の上流側に位置する前記吸熱フィンから前記熱の流路の下流側に位置する前記吸熱フィンに向って、前記第２電極に対する吸熱フィンの傾斜角度が大きくなる。これにより、下流側に位置する熱電変換モジュールにおいてもより優れた熱エネルギー効率にて吸熱を図り、熱電変換ユニット全体としての発電量を向上することができる。
上述した吸熱部が複数の吸熱フィンから構成されている熱電変換ユニットにおいて、前記複数の吸熱フィンが千鳥状に配設されていてもよい。これにより、下流側に位置する吸熱フィンにおいてもより優れた熱エネルギー効率にて吸熱を図り、１つの熱電変換モジュールとしての発電量を向上することができる。 Further, in order to achieve the above-mentioned object, the thermoelectric conversion unit of the present invention is joined to a plurality of juxtaposed thermoelectric conversion elements and one end of the thermoelectric conversion element, and one end of the adjacent thermoelectric conversion element is electrically connected to each other. A second electrode that is joined to the other end of the thermoelectric conversion element and electrically connects the other ends of the adjacent thermoelectric conversion elements, and the thermoelectric conversion element of the second electrode. It has a plurality of thermoelectric conversion modules including a heat absorbing portion provided on a surface opposite to the surface joined with the above, and the plurality of thermoelectric conversion modules are arranged side by side along a heat flow path and described as described above. The endothermic portions are arranged in a staggered pattern, and the endothermic portions are composed of a plurality of endothermic fins. In each of the thermoelectric conversion modules, the endothermic fins located on the upstream side of the heat flow path to the heat flow path. toward the front Symbol absorbing fin you located downstream of the inclination angle of the heat absorbing fin increases with respect to the second electrode. As a result, even in the thermoelectric conversion module located on the downstream side, heat can be absorbed with better thermal energy efficiency, and the amount of power generation of the thermoelectric conversion unit as a whole can be improved.
In the thermoelectric conversion unit in which the above-mentioned endothermic portion is composed of a plurality of endothermic fins, the plurality of endothermic fins may be arranged in a staggered manner. As a result, even the endothermic fins located on the downstream side can absorb heat with better thermal energy efficiency, and the amount of power generation as one thermoelectric conversion module can be improved.

また、上述した目的を達成するため、本発明の熱電変換モジュールは、並設された複数の熱電変換素子と、前記熱電変換素子の一端に接合され、隣接する前記熱電変換素子の一端同士を電気的に接続する複数の第１電極と、前記熱電変換素子の他端に接合され、隣接する前記熱電変換素子の他端同士を電気的に接続する複数の第２電極と、前記第２電極の前記熱電変換素子と接合した表面とは反対側の表面上に設けられた複数の吸熱フィンと、を有し、前記吸熱フィンは千鳥状に配設され、前記熱の流路の上流側に位置する前記吸熱フィンから前記熱の流路の下流側に位置する前記吸熱フィンに向って、前記第２電極に対する吸熱フィンの傾斜角度が大きくなる。 Further, in order to achieve the above-mentioned object, the thermoelectric conversion module of the present invention is joined to a plurality of juxtaposed thermoelectric conversion elements and one end of the thermoelectric conversion element, and one end of the adjacent thermoelectric conversion element is electrically connected to each other. A plurality of first electrodes to be specifically connected, a plurality of second electrodes bonded to the other end of the thermoelectric conversion element, and electrically connecting the other ends of the adjacent thermoelectric conversion elements, and the second electrode of the second electrode. It has a plurality of endothermic fins provided on a surface opposite to the surface bonded to the thermoelectric conversion element, and the endothermic fins are arranged in a staggered pattern and are located on the upstream side of the heat flow path. wherein toward the heat-absorbing fins before Symbol absorbing fin you located downstream of the flow path of the heat, the inclination angle of the heat absorbing fin increases with respect to the second electrode to.

上述した熱電変換モジュールのいずれかにおいて、前記熱の流路の下流側に位置する前記吸熱フィンの表面積は、前記熱の流路の上流側に位置する前記吸熱フィンの表面積よりも大きくてもよい。これにより、下流側に位置する吸熱フィンにおいてもより優れた熱エネルギー効率にて吸熱を図り、熱電変換モジュール全体としての発電量を向上することができる。 In any of the above-described thermoelectric conversion module, the surface area of the heat absorbing fins located on the downstream side of the flow path of the heat is greater than the surface area before Symbol absorbing fin you located upstream of the flow path of the heat May be good. As a result, even the endothermic fins located on the downstream side can absorb heat with better thermal energy efficiency, and the amount of power generation of the thermoelectric conversion module as a whole can be improved.

本発明に係る熱電変換ユニット及び熱電変換モジュールによれば、排ガスの流れを利用しつつ下流においても優れた熱エネルギー効率にて吸熱を図り、全体としての発電量を向上することができる。 According to the thermoelectric conversion unit and the thermoelectric conversion module according to the present invention, it is possible to absorb heat with excellent thermal energy efficiency even in the downstream while utilizing the flow of exhaust gas, and improve the total power generation amount.

実施例に係る熱電変換モジュールの斜視図である。It is a perspective view of the thermoelectric conversion module which concerns on Example. 実施例に係る熱電変換モジュールの側面図である。It is a side view of the thermoelectric conversion module which concerns on embodiment. 実施例に係る熱電変換ユニットの構成を示す概略上面図である。It is a schematic top view which shows the structure of the thermoelectric conversion unit which concerns on Example. 変形例１に係る熱電変換モジュールの上面図である。It is a top view of the thermoelectric conversion module which concerns on modification 1. FIG. 変形例２に係る熱電変換モジュールの側面図である。It is a side view of the thermoelectric conversion module which concerns on modification 2. FIG. 変形例３に係る熱電変換モジュールの側面図である。It is a side view of the thermoelectric conversion module which concerns on modification 3. 変形例４に係る熱電変換モジュールの正面図である。It is a front view of the thermoelectric conversion module which concerns on modification 4. 変形例５に係る熱電変換ユニットの上面図である。It is a top view of the thermoelectric conversion unit which concerns on modification 5. FIG. 変形例５に係る熱電変換ユニットの正面図である。It is a front view of the thermoelectric conversion unit which concerns on modification 5.

以下、図面を参照し、本発明による熱電変換ユニット及び熱電変換モジュールの実施の形態について、実施例及び各変形例に基づき詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する内容に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において任意に変更して実施することが可能である。また、実施例及び各変形例の説明に用いる図面は、いずれも本発明による熱電変換ユニット及び熱電変換モジュール並びにその構成部材を模式的に示すものであって、理解を深めるべく部分的な強調、拡大、縮小、又は省略等を行っており、各構成部材の縮尺や形状等を正確に表すものとはなっていない場合がある。更に、実施例及び各変形例で用いる様々な数値は、いずれも一例を示すものであり、必要に応じて様々に変更することが可能である。 Hereinafter, embodiments of the thermoelectric conversion unit and the thermoelectric conversion module according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings, based on the examples and each modification. The present invention is not limited to the contents described below, and can be arbitrarily modified and implemented without changing the gist thereof. In addition, the drawings used in the description of the examples and the respective modifications schematically show the thermoelectric conversion unit and the thermoelectric conversion module according to the present invention and their constituent members, and are partially emphasized in order to deepen the understanding. It may be enlarged, reduced, omitted, etc., and may not accurately represent the scale, shape, etc. of each component. Further, the various numerical values used in the examples and the modified examples are all examples, and can be changed in various ways as needed.

＜実施例＞
（熱電変換モジュールの構造）
以下において、図１及び図２を参照しつつ、本実施例に係る熱電変換モジュール１の構造について説明する。ここで、図１は本実施例に係る熱電変換モジュール１の斜視図である。また、図２は本実施例に係る熱電変換モジュール１の側面図である。ここで、図１における一方向をＸ方向と定義し、Ｘ方向に直交する方向をＹ方向、及びＺ方向と定義するとともに、特に熱電変換モジュール１の高さ方向をＺ方向と定義する。 <Example>
(Structure of thermoelectric conversion module)
Hereinafter, the structure of the thermoelectric conversion module 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 2. Here, FIG. 1 is a perspective view of the thermoelectric conversion module 1 according to the present embodiment. Further, FIG. 2 is a side view of the thermoelectric conversion module 1 according to the present embodiment. Here, one direction in FIG. 1 is defined as the X direction, the direction orthogonal to the X direction is defined as the Y direction and the Z direction, and the height direction of the thermoelectric conversion module 1 is defined as the Z direction.

図１及び図２から分かるように、本実施例に係る熱電変換モジュール１は、レール状の形状を有している。具体的に、本実施例に係る熱電変換モジュール１は、並設された複数の第１熱電変換素子２ａ及び第２熱電変換素子２ｂと、当該第１熱電変換素子２ａ及び第２熱電変換素子２ｂの端部に設けられた第１電極３ａ及び第２電極３ｂと、を有している。また、本実施例に係る熱電変換モジュール１は、第２電極３ｂのそれぞれの表面上に一体的に設けられた複数の吸熱フィン４ａ〜４ｄ（以下において、いずれかの吸熱フィンを選択することなく代表して吸熱フィンを説明する場合には単に吸熱フィン４とも称する）を更に有している。 As can be seen from FIGS. 1 and 2, the thermoelectric conversion module 1 according to the present embodiment has a rail-like shape. Specifically, the thermoelectric conversion module 1 according to the present embodiment includes a plurality of first thermoelectric conversion elements 2a and second thermoelectric conversion elements 2b arranged side by side, and the first thermoelectric conversion element 2a and second thermoelectric conversion element 2b. It has a first electrode 3a and a second electrode 3b provided at the end of the above. Further, the thermoelectric conversion module 1 according to the present embodiment has a plurality of endothermic fins 4a to 4d integrally provided on the respective surfaces of the second electrode 3b (in the following, without selecting any of the endothermic fins). When the endothermic fin is described as a representative, it is also simply referred to as an endothermic fin 4).

本実施例において、第１熱電変換素子２ａはＮ型半導体材料から構成され、第２熱電変換素子２ｂはＰ型半導体材料から構成されている。また、第１熱電変換素子２ａ及び第２熱電変換素子２ｂは、Ｘ方向に沿って交互に４個（合計８個）ずつ配置されている。更に、隣接する第１熱電変換素子２ａ及び第２熱電変換素子２ｂは、第１電極３ａ及び第２電極３ｂを介して電気的に接続されている。そして、図１から分かるように、第１熱電変換素子２ａ及び第２熱電変換素子２ｂの形状は円柱状であり、例えばその直径は約５ｍｍであり、高さ（Ｚ方向の寸法）は約１０ｍｍである。なお、第１熱電変換素子２ａ及び第２熱電変換素子２ｂの形状はこのような形状に限定されることなく、例えば、角柱状であってもよい。 In this embodiment, the first thermoelectric conversion element 2a is made of an N-type semiconductor material, and the second thermoelectric conversion element 2b is made of a P-type semiconductor material. Further, four first thermoelectric conversion elements 2a and four second thermoelectric conversion elements 2b are alternately arranged along the X direction (a total of eight). Further, the adjacent first thermoelectric conversion element 2a and second thermoelectric conversion element 2b are electrically connected via the first electrode 3a and the second electrode 3b. As can be seen from FIG. 1, the shapes of the first thermoelectric conversion element 2a and the second thermoelectric conversion element 2b are cylindrical, for example, their diameter is about 5 mm, and their height (dimension in the Z direction) is about 10 mm. Is. The shapes of the first thermoelectric conversion element 2a and the second thermoelectric conversion element 2b are not limited to such shapes, and may be, for example, prismatic.

第１電極３ａ及び第２電極３ｂは、同一の形状（平板状）を有し、例えば、銅板から形成されている。また、第１電極３ａは、Ｘ方向に５個並設され、第２電極３ｂは、Ｘ方向に４個並設されている。そして、図１及び図２から分かるように、第１電極３ａ及び第２電極３ｂは、Ｚ方向において、第１熱電変換素子２ａ及び第２熱電変換素子２ｂを挟むように配置されている。 The first electrode 3a and the second electrode 3b have the same shape (flat plate shape), and are formed of, for example, a copper plate. Further, five first electrodes 3a are arranged side by side in the X direction, and four second electrodes 3b are arranged side by side in the X direction. As can be seen from FIGS. 1 and 2, the first electrode 3a and the second electrode 3b are arranged so as to sandwich the first thermoelectric conversion element 2a and the second thermoelectric conversion element 2b in the Z direction.

このような第１熱電変換素子２ａ、第２熱電変換素子２ｂ、第１電極３ａ、及び第２電極３ｂの配置関係により、Ｘ方向に一直線上に延在する熱電変換モジュール１のレール形状が形成されることになる。また、このような第１熱電変換素子２ａ、第２熱電変換素子２ｂ、第１電極３ａ、及び第２電極３ｂの配置関係により、第１熱電変換素子２ａ及び第２熱電変換素子２ｂが電気的に直列に接続されることになる。換言すると、本実施例においては、Ｘ方向に並設された、４個の第１熱電変換素子２ａ、４個の第２熱電変換素子２ｂ、５個の第１電極３ａ、及び４個の第２電極３ｂから１つの直列回路が形成されている。なお、熱電変換モジュール１の両端に位置する第１電極３ａが、外部接続用の引出電極として機能するため、熱電変換モジュール１にて生じた電力を外部に取り出すことが可能になる。 Due to the arrangement of the first thermoelectric conversion element 2a, the second thermoelectric conversion element 2b, the first electrode 3a, and the second electrode 3b, the rail shape of the thermoelectric conversion module 1 extending in a straight line in the X direction is formed. Will be done. Further, due to the arrangement relationship of the first thermoelectric conversion element 2a, the second thermoelectric conversion element 2b, the first electrode 3a, and the second electrode 3b, the first thermoelectric conversion element 2a and the second thermoelectric conversion element 2b are electrically connected. Will be connected in series. In other words, in this embodiment, four first thermoelectric conversion elements 2a arranged side by side in the X direction, four second thermoelectric conversion elements 2b, five first electrodes 3a, and four first electrodes 3a. One series circuit is formed from the two electrodes 3b. Since the first electrodes 3a located at both ends of the thermoelectric conversion module 1 function as extraction electrodes for external connection, the electric power generated by the thermoelectric conversion module 1 can be taken out to the outside.

ここで、第１電極３ａ及び第２電極３ｂは、銅板に限定されることなく、他の導電性材料（例えば、アルミニウム等の金属材料）によって形成されてもよい。また、第１電極３ａ及び第２電極３ｂの数量、形状は上述した内容に限定されることなく、第１熱電変換素子２ａ及び第２熱電変換素子２ｂ（すなわち、起電力の大きさ）に応じて適宜変更することができる。更には、第１熱電変換素子２ａ及び第２熱電変換素子２ｂを並列に接続するように第１電極３ａ及び第２電極３ｂを配設してもよい。 Here, the first electrode 3a and the second electrode 3b are not limited to the copper plate, and may be formed of another conductive material (for example, a metal material such as aluminum). Further, the quantity and shape of the first electrode 3a and the second electrode 3b are not limited to the above-mentioned contents, and depend on the first thermoelectric conversion element 2a and the second thermoelectric conversion element 2b (that is, the magnitude of the electromotive force). Can be changed as appropriate. Further, the first electrode 3a and the second electrode 3b may be arranged so as to connect the first thermoelectric conversion element 2a and the second thermoelectric conversion element 2b in parallel.

吸熱フィン４は、第２電極３ｂの熱電変換素子と接合した表面とは反対側の表面上に一体的に接合されている。本実施例において、吸熱フィン４は、熱伝導率が比較的高いＳＵＳ４３０を材料とする金属板である。熱電変換モジュール１が排ガス（熱）の流路上に設置された場合に、吸熱フィン４が当該排ガスに対して直接的に接触することになり、第２電極３ｂの温度をより上昇させることができる。これにより、第１電極３ａと第２電極３ｂとの温度差をより生じさせ、優れた熱エネルギー効率にて吸熱を図って熱電変換モジュール１の発電量を向上させることができる。ここで、熱電変換モジュール１に設けられた４つの吸熱フィン４のそれぞれは、接合した第２電極３ｂの温度の上昇に寄与することになるが、熱電変換モジュール１全体としては、４つの吸熱フィン４からなる１つの吸熱部５により、熱電変換モジュール１の高温側の温度上昇がもたらされている。すなわち、熱電変換モジュール１においては、Ｘ方向に延在する１つの吸熱部５が４つの吸熱フィン４から構成されていることになる。 The endothermic fin 4 is integrally bonded to the surface opposite to the surface bonded to the thermoelectric conversion element of the second electrode 3b. In this embodiment, the endothermic fin 4 is a metal plate made of SUS430, which has a relatively high thermal conductivity. When the thermoelectric conversion module 1 is installed on the flow path of the exhaust gas (heat), the endothermic fins 4 come into direct contact with the exhaust gas, and the temperature of the second electrode 3b can be further raised. .. As a result, the temperature difference between the first electrode 3a and the second electrode 3b can be further increased, heat can be absorbed with excellent thermal energy efficiency, and the amount of power generated by the thermoelectric conversion module 1 can be improved. Here, each of the four endothermic fins 4 provided in the thermoelectric conversion module 1 contributes to an increase in the temperature of the joined second electrode 3b, but the thermoelectric conversion module 1 as a whole has four endothermic fins. One endothermic unit 5 composed of 4 causes a temperature rise on the high temperature side of the thermoelectric conversion module 1. That is, in the thermoelectric conversion module 1, one endothermic portion 5 extending in the X direction is composed of four endothermic fins 4.

なお、吸熱フィン４の幅（Ｘ方向）、厚み（Ｙ方向）、及び高さ（Ｚ方向）の寸法を変更し、吸熱フィン４の表面積を大きくすることができれば、第２電極３ｂの温度をより効率的に上昇させることができるが、吸熱フィン４の寸法は、熱電変換モジュール１に要求される発電量に応じて設定されることになる。 If the width (X direction), thickness (Y direction), and height (Z direction) of the endothermic fin 4 can be changed to increase the surface area of the endothermic fin 4, the temperature of the second electrode 3b can be increased. Although it can be increased more efficiently, the dimensions of the endothermic fins 4 are set according to the amount of power generation required for the thermoelectric conversion module 1.

（熱電変換モジュールの製造方法）
本実施例に係る熱電変換モジュール１の製造方法としては、製造装置を構成する通電加圧部材として機能する２つのパンチの間に、準備した第１熱電変換素子２ａ、第２熱電変換素子２ｂ、第１電極３ａ、第２電極３ｂ、及び吸熱フィン４を配置する。その後、２つのパンチを第１熱電変換素子２ａ、第２熱電変換素子２ｂ、第１電極３ａ、第２電極３ｂ、及び吸熱フィン４に向かって加圧しつつ電流を供給する。これにより、第１熱電変換素子２ａ及び第２熱電変換素子２ｂと、第１電極３ａ、第２電極３ｂ、及び吸熱フィン４とが拡散接合（プラズマ接合）され、複数の第１熱電変換素子２ａ及び第２熱電変換素子２ｂが直列に接続され、１つのレール状の熱電変換モジュール１が形成される。このような通電加圧は、真空、窒素ガス、又は不活性ガス雰囲気のチャンバ内で行われる。 (Manufacturing method of thermoelectric conversion module)
As a method of manufacturing the thermoelectric conversion module 1 according to the present embodiment, the first thermoelectric conversion element 2a, the second thermoelectric conversion element 2b, prepared between the two punches functioning as the energizing and pressurizing members constituting the manufacturing apparatus, The first electrode 3a, the second electrode 3b, and the endothermic fin 4 are arranged. After that, the two punches are pressed toward the first thermoelectric conversion element 2a, the second thermoelectric conversion element 2b, the first electrode 3a, the second electrode 3b, and the endothermic fin 4 to supply an electric current. As a result, the first thermoelectric conversion element 2a and the second thermoelectric conversion element 2b, the first electrode 3a, the second electrode 3b, and the endothermic fin 4 are diffusion-bonded (plasma-bonded), and a plurality of first thermoelectric conversion elements 2a are formed. And the second thermoelectric conversion element 2b are connected in series to form one rail-shaped thermoelectric conversion module 1. Such energization and pressurization is performed in a chamber in a vacuum, nitrogen gas, or inert gas atmosphere.

（熱電変換ユニットの構造）
次に、図３を参照しつつ、本実施例に係る熱電変換ユニット１０について説明する。ここで、図３は、本実施例に係る熱電変換ユニット１０の構成を示す概略上面図である。図３に示すように、熱電変換ユニット１０は、エンジンユニット２０の排気方向の下流に設置されている。すなわち、熱電変換ユニット１０は、エンジンユニット２０から排気される排ガスの熱を利用して発電を行うことになる。 (Structure of thermoelectric conversion unit)
Next, the thermoelectric conversion unit 10 according to this embodiment will be described with reference to FIG. Here, FIG. 3 is a schematic top view showing the configuration of the thermoelectric conversion unit 10 according to the present embodiment. As shown in FIG. 3, the thermoelectric conversion unit 10 is installed downstream of the engine unit 20 in the exhaust direction. That is, the thermoelectric conversion unit 10 generates electricity by utilizing the heat of the exhaust gas exhausted from the engine unit 20.

また、熱電変換ユニット１０は、５つの熱電変換モジュール１から構成されている。より具体的には、５つの熱電変換モジュール１は、その延在方向が当該流路と平行となるように、排ガス(熱)の流路（図３において矢印にて示す）に沿って並設されている。すなわち、図１、図２及び図３のＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は共通している。更に、５つの熱電変換モジュール１は、千鳥状に配設されている。そして、熱電変換ユニット１０においては、５つの熱電変換モジュール１から個別に電力を取り出せるような配線を行ってもよく、或いは５つの熱電変換モジュール１を電気的に直列に接続して、１つの大きな電力を取り出せるようにしてもよい。ここで、５つの熱電変換モジュール１は、例えば、エンジンユニット２０と排ガスを外部に排出するための排気ユニット（図示せず）との間に設けられた接続管（図示せず）内に設けられることになる。 Further, the thermoelectric conversion unit 10 is composed of five thermoelectric conversion modules 1. More specifically, the five thermoelectric conversion modules 1 are arranged side by side along the exhaust gas (heat) flow path (indicated by an arrow in FIG. 3) so that the extending direction thereof is parallel to the flow path. Has been done. That is, the X direction, the Y direction, and the Z direction of FIGS. 1, 2 and 3 are common. Further, the five thermoelectric conversion modules 1 are arranged in a staggered pattern. Then, in the thermoelectric conversion unit 10, wiring may be performed so that electric power can be taken out individually from the five thermoelectric conversion modules 1, or five thermoelectric conversion modules 1 are electrically connected in series to make one large one. The power may be taken out. Here, the five thermoelectric conversion modules 1 are provided, for example, in a connecting pipe (not shown) provided between the engine unit 20 and the exhaust unit (not shown) for discharging the exhaust gas to the outside. It will be.

なお、熱電変換ユニット１０を構成する５つの熱電変換モジュール１のいずれかを選択して説明する場合には、熱電変換モジュール１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅのいずれかとして説明とする。各熱電変換モジュールに設けられた吸熱部５についても同様に、いずれかを選択して説明する場合には、吸熱部５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅのいずれかとして説明する。 When any one of the five thermoelectric conversion modules 1 constituting the thermoelectric conversion unit 10 is selected and described, it will be described as one of the thermoelectric conversion modules 1a, 1b, 1c, 1d, and 1e. Similarly, when any one of the heat absorbing portions 5 provided in each thermoelectric conversion module is selected and described, the endothermic portions 5a, 5b, 5c, 5d, and 5e will be described.

図３に示すように、熱電変換ユニット１０においては、熱電変換モジュール１が排ガスの流路に沿って千鳥状に設けられているため、熱電変換モジュール１と同様にＸ方向に向かって並設されている吸熱フィン４ａ〜４ｄから構成される吸熱部５も千鳥状に配設されていることになる。このような千鳥状に吸熱部５が配設されることにより、吸熱部５のそれぞれは、エンジンユニット２０から排出された排ガスに対して良好に接触することが可能となる。すなわち、吸熱部５のそれぞれは、他の吸熱部５の存在によって排ガスとの接触が阻害されることがなくなり、十分な吸熱を行うことができる。例えば、図３において矢印で示した排ガスの流路から分かるように、吸熱部５ａ、５ｂ、５ｃの存在によって吸熱部５ａ、５ｂ、５ｃの下流側における排ガスの流量が減少することになるが、吸熱部５ｄ、５ｅに対しては吸熱部５ａ、５ｂ、５ｃの隙間を経由して排ガスが到達するため、下流側に位置する吸熱部５ｄ、５ｅにおいても、優れた熱エネルギー効率にて吸熱を図ることができる。そして、熱電変換ユニット１０としては、下流側においても十分な発電量を得ることができるため、全体として発電量が向上することになる。 As shown in FIG. 3, in the thermoelectric conversion unit 10, since the thermoelectric conversion modules 1 are provided in a staggered pattern along the flow path of the exhaust gas, they are arranged side by side in the X direction like the thermoelectric conversion module 1. The heat absorbing portions 5 composed of the heat absorbing fins 4a to 4d are also arranged in a staggered pattern. By arranging the endothermic portions 5 in such a staggered manner, each of the endothermic portions 5 can come into good contact with the exhaust gas discharged from the engine unit 20. That is, each of the endothermic portions 5 is not hindered from coming into contact with the exhaust gas due to the presence of the other endothermic portions 5, and can sufficiently absorb heat. For example, as can be seen from the flow path of the exhaust gas indicated by the arrow in FIG. 3, the flow rate of the exhaust gas on the downstream side of the endothermic portions 5a, 5b, and 5c decreases due to the presence of the endothermic portions 5a, 5b, and 5c. Since the exhaust gas reaches the endothermic portions 5d and 5e through the gaps between the endothermic portions 5a, 5b and 5c, the endothermic portions 5d and 5e located on the downstream side also absorb heat with excellent thermal energy efficiency. Can be planned. As the thermoelectric conversion unit 10 can obtain a sufficient amount of power generation even on the downstream side, the amount of power generation is improved as a whole.

なお、本実施例においては、上流側に位置する熱電変換モジュール１ａ〜１ｃの吸熱部５ａ〜５ｃと、下流側に位置する熱電変換モジュール１ｄ〜１ｅの吸熱部５ｄ〜５ｅとは、同じ形状で同一の表面積を有していたが、下流側における排ガスの温度低下を考慮して、下流側の吸熱部５ｄ〜５ｅの表面積を上流側の吸熱部５ａ〜５ｃの表面積よりも大きくしてもよい。すなわち、上述した接続管内における温度分布に応じて、熱電変換モジュール１ごとに吸熱部５及び吸熱フィン４の寸法及び表面積を適宜設定してもよい。これにより、排ガス経路の下流側においても十分な発電を実現できるように、熱電変換ユニット１０の発電量をより向上させることができる。 In this embodiment, the endothermic portions 5a to 5c of the thermoelectric conversion modules 1a to 1c located on the upstream side and the endothermic portions 5d to 5e of the thermoelectric conversion modules 1d to 1e located on the downstream side have the same shape. Although they had the same surface area, the surface area of the endothermic portions 5d to 5e on the downstream side may be larger than the surface area of the endothermic portions 5a to 5c on the upstream side in consideration of the temperature drop of the exhaust gas on the downstream side. .. That is, the dimensions and surface area of the endothermic unit 5 and the endothermic fin 4 may be appropriately set for each thermoelectric conversion module 1 according to the temperature distribution in the connection pipe described above. As a result, the amount of power generated by the thermoelectric conversion unit 10 can be further improved so that sufficient power generation can be realized even on the downstream side of the exhaust gas path.

また、熱電変換モジュール１の形状はレール状に限定されることなく、Ｘ−Ｙ方向に広がりを備えるような他の形状であってもよい。このような場合であっても、熱電変換ユニット１０において、熱電変換モジュール１の吸熱部５が他の熱電変換モジュール１の吸熱部５の吸熱を阻害しないように、例えば、吸熱部５を千鳥状に配置することが重要となる。 Further, the shape of the thermoelectric conversion module 1 is not limited to the rail shape, and may be another shape having a spread in the XY directions. Even in such a case, in the thermoelectric conversion unit 10, for example, the heat absorbing portion 5 is staggered so that the heat absorbing portion 5 of the thermoelectric conversion module 1 does not hinder the heat absorption of the heat absorbing portion 5 of the other thermoelectric conversion module 1. It is important to place it in.

＜変形例＞
（他の熱電変換モジュールの構造）
次に、図４乃至図７を参照しつつ、熱電変換モジュールの各変形例について、詳細に説明する。ここで、図４は変形例１に係る熱電変換モジュール１０１の上面図であり、図５は変形例２に係る熱電変換モジュール２０１の側面図であり、図６は変形例３に係る熱電変換モジュール３０１の側面図であり、図７は変形例４に係る熱電変換モジュール４０１の正面図である。なお、各変形例においては、上述した実施例と同一の構造及び部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。 <Modification example>
(Structure of other thermoelectric conversion modules)
Next, each modification of the thermoelectric conversion module will be described in detail with reference to FIGS. 4 to 7. Here, FIG. 4 is a top view of the thermoelectric conversion module 101 according to the modification 1, FIG. 5 is a side view of the thermoelectric conversion module 201 according to the modification 2, and FIG. 6 is a side view of the thermoelectric conversion module 201 according to the modification 3. It is a side view of 301, and FIG. 7 is a front view of the thermoelectric conversion module 401 according to the modified example 4. In each modification, the same structures and members as those in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

図４に示すように、変形例１に係る熱電変換モジュール１０１は、熱電変換モジュール１とは異なり、吸熱フィン４ａ〜４ｄが千鳥状に配設されている。すなわち、熱電変換モジュール１０１においては、吸熱フィン４が他の吸熱フィン４の吸熱を阻害しないように配設されていることになる。このような吸熱フィン４の配設により、下流側（＋Ｘ側）に位置する吸熱フィン４ｃ、４ｄにおいても優れた熱エネルギー効率にて吸熱を図ることができ、下流側に位置する電極間においても温度差をより大きくすることができる。これにより、熱電変換モジュール１０１自体の発電量も向上させることができる。 As shown in FIG. 4, unlike the thermoelectric conversion module 1, the thermoelectric conversion module 101 according to the modification 1 has endothermic fins 4a to 4d arranged in a staggered manner. That is, in the thermoelectric conversion module 101, the endothermic fins 4 are arranged so as not to inhibit the endothermic fins 4 of the other endothermic fins 4. By arranging the endothermic fins 4 in this way, it is possible to absorb heat with excellent thermal energy efficiency even in the endothermic fins 4c and 4d located on the downstream side (+ X side), and even between the electrodes located on the downstream side. The temperature difference can be made larger. As a result, the amount of power generated by the thermoelectric conversion module 101 itself can be improved.

なお、１つの熱電変換モジュール１０１において吸熱フィン４を千鳥状に配設することにより、上述した実施例のように熱電変換モジュール１０１を千鳥状に配設しなくても、熱電変換ユニット１０の発電量の向上を十分に図れることもある。これは、熱電変換ユニット１０全体として、吸熱フィン４が千鳥状に配設されることになり、上流側（−Ｘ側）に配設される熱電変換モジュール１０１が下流側に位置する熱電変換モジュール１０１の吸熱を阻害する恐れが低減されるためである。 By arranging the endothermic fins 4 in a staggered pattern in one thermoelectric conversion module 101, the power generation of the thermoelectric conversion unit 10 can be generated without arranging the thermoelectric conversion modules 101 in a staggered pattern as in the above-described embodiment. In some cases, the amount can be sufficiently improved. This is because the endothermic fins 4 are arranged in a staggered pattern as the whole thermoelectric conversion unit 10, and the thermoelectric conversion module 101 arranged on the upstream side (−X side) is located on the downstream side. This is because the risk of inhibiting the endothermic process of 101 is reduced.

次に、図５に示すように、変形例２に係る熱電変換モジュール２０１は、熱電変換モジュール１とは異なり、共通する１枚の吸熱フィンから吸熱部２０５が構成されている。当該吸熱フィンの形状は、Ｘ−Ｚ平面において台形となっており、下流側（＋Ｘ側）に位置する部分の表面積が上流側（−Ｘ側）に位置する部分の表面積よりも大きくなっている。換言すると、熱電変換モジュール２０１において、吸熱部２０５は、排ガスの流路の下流側に向って、その高さが大きくなっている。これにより、より下流側においても優れた熱エネルギー効率にて吸熱を図ることができ、下流側に位置する電極間においても温度差をより大きくすることができる。そして、このような吸熱部２０５の構造により、熱電変換モジュール２０１自体の発電量が向上することになる。 Next, as shown in FIG. 5, the thermoelectric conversion module 201 according to the second modification is different from the thermoelectric conversion module 1, and the endothermic portion 205 is composed of one endothermic fin in common. The shape of the endothermic fin is trapezoidal in the XX plane, and the surface area of the portion located on the downstream side (+ X side) is larger than the surface area of the portion located on the upstream side (-X side). .. In other words, in the thermoelectric conversion module 201, the height of the endothermic unit 205 increases toward the downstream side of the exhaust gas flow path. As a result, heat can be absorbed with excellent thermal energy efficiency even on the downstream side, and the temperature difference can be further increased between the electrodes located on the downstream side. Then, due to the structure of the endothermic unit 205, the amount of power generation of the thermoelectric conversion module 201 itself is improved.

ここで、熱電変換モジュール２０１は第１熱電変換素子２ａ及び第２熱電変換素子２ｂを直列に接続した構造を有しているため、吸熱部２０５は電気絶縁体から構成されていることが必要となる。例えば、吸熱部２０５には、窒化アルミニウム、又は酸化アルミニウムを用いることができる。 Here, since the thermoelectric conversion module 201 has a structure in which the first thermoelectric conversion element 2a and the second thermoelectric conversion element 2b are connected in series, the endothermic unit 205 needs to be composed of an electric insulator. Become. For example, aluminum nitride or aluminum oxide can be used for the endothermic portion 205.

次に、図６に示すように、変形例３に係る熱電変換モジュール３０１は、熱電変換モジュール１とは異なり、互いに表面積が異なる４つの吸熱フィン３０４ａ、３０４ｂ、３０４ｃ、３０４ｄから１つの吸熱部３０５が形成されている。より具体的には、吸熱フィン３０４のそれぞれは、第２電極３ｂと接合する端部と反対側の端部が傾斜しており、下流側（＋Ｘ側）に進むにつれて、その高さ（Ｚ方向の寸法）が徐々に大きくなっている。また、４つの吸熱フィン３０４も、下流側に位置するものほどその寸法が大きくなり、表面積も大きくなっている。すなわち、熱電変換モジュール３０１においては、吸熱部３０５は、排ガスの流路の下流側に向って、その高さが大きくなっている。 Next, as shown in FIG. 6, the thermoelectric conversion module 301 according to the modified example 3 is different from the thermoelectric conversion module 1, and has four endothermic fins 304a, 304b, 304c, 304d having different surface areas to one endothermic portion 305. Is formed. More specifically, each of the endothermic fins 304 has an inclined end portion opposite to the end portion to be joined to the second electrode 3b, and its height (Z direction) as it advances to the downstream side (+ X side). Dimension) is gradually increasing. Further, the four endothermic fins 304 also have a larger size and a larger surface area as they are located on the downstream side. That is, in the thermoelectric conversion module 301, the height of the endothermic unit 305 increases toward the downstream side of the exhaust gas flow path.

このような吸熱部３０５の構造により、より下流側においても優れた熱エネルギー効率にて吸熱を図ることができ、下流側に位置する電極間においても温度差をより大きくすることができる。そして、このような吸熱部３０５の構造により、熱電変換モジュール３０１自体においても、発電量を向上することができる。 With such a structure of the endothermic portion 305, it is possible to absorb heat with excellent thermal energy efficiency even on the downstream side, and it is possible to further increase the temperature difference between the electrodes located on the downstream side. Further, due to the structure of the endothermic unit 305, the amount of power generation can be improved even in the thermoelectric conversion module 301 itself.

次に、図７に示すように、変形例４に係る熱電変換モジュール４０１は、熱電変換モジュール１とは異なり、第２電極３ｂに対する吸熱フィン４０３の傾斜角度が互いに相違している。より具体的には、４つの吸熱フィン４０３ａ〜４０３ｄは、排ガスの流路に沿って並設されているものの、最も上流側（−Ｘ側）に位置する吸熱フィン４０３ａから最も下流側（＋Ｘ側）に位置する吸熱フィン４０３ｄに向って、第２電極３ｂに対する吸熱フィン４０３の傾斜角度が大きくなるように、吸熱フィン４０３の傾きが設定されている。例えば、第２電極３ｂに対する吸熱フィン４０３ａの傾斜角度θ１が約３０°であり、第２電極３ｂに対する吸熱フィン４０３ｂの傾斜角度θ２が約７０°であり、第２電極３ｂに対する吸熱フィン４０３ｃの傾斜角度θ３が約１１０°であり、第２電極３ｂに対する吸熱フィン４０３ｄの傾斜角度θ４が約１５０°であってもよい。 Next, as shown in FIG. 7, the thermoelectric conversion module 401 according to the modified example 4 is different from the thermoelectric conversion module 1, and the inclination angles of the endothermic fins 403 with respect to the second electrode 3b are different from each other. More specifically, although the four endothermic fins 403a to 403d are arranged side by side along the flow path of the exhaust gas, they are located on the most upstream side (-X side) and most downstream (+ X side) from the endothermic fins 403a. ), The inclination of the endothermic fin 403 is set so that the inclination angle of the endothermic fin 403 with respect to the second electrode 3b becomes large. For example, the inclination angle θ1 of the endothermic fin 403a with respect to the second electrode 3b is about 30 °, the inclination angle θ2 of the endothermic fin 403b with respect to the second electrode 3b is about 70 °, and the inclination of the endothermic fin 403c with respect to the second electrode 3b. The angle θ3 may be about 110 °, and the inclination angle θ4 of the endothermic fin 403d with respect to the second electrode 3b may be about 150 °.

このように、第２電極３ｂに対する傾斜角度が互いに異なる吸熱フィン４０４ａ〜４０４ｄから吸熱部４０５が構成されることにより、吸熱フィンの千鳥配置の効果と同様に、吸熱フィン４０４が他の吸熱フィン４０４の吸熱を阻害しないように配設されていることになる。このような吸熱フィン４０４の配設により、下流側（＋Ｘ側）に位置する吸熱フィン４０４においても優れた熱エネルギー効率にて吸熱を図ることができ、下流側に位置する電極間においても温度差をより大きくすることができる。これにより、熱電変換モジュール４０１自体の発電量も向上することができる。 As described above, by forming the endothermic portion 405 from the endothermic fins 404a to 404d having different inclination angles with respect to the second electrode 3b, the endothermic fin 404 becomes the other endothermic fin 404, similar to the effect of the staggered arrangement of the endothermic fins. It is arranged so as not to hinder the endothermic process of. By arranging the endothermic fins 404 in this way, it is possible to absorb heat with excellent thermal energy efficiency even in the endothermic fins 404 located on the downstream side (+ X side), and there is a temperature difference between the electrodes located on the downstream side. Can be made larger. As a result, the amount of power generated by the thermoelectric conversion module 401 itself can be improved.

なお、１つの熱電変換モジュール４０１において吸熱フィン４０４の傾斜角度を互いに相違させることにより、上述した実施例のように熱電変換モジュール４０１を千鳥状に配設しなくても、熱電変換ユニット１０の発電量の向上を十分に図れることもある。これは、熱電変換ユニット１０全体としても、上流側（−Ｘ側）に配設される熱電変換モジュール４０１の吸熱フィン４０４が、下流側に位置する熱電変換モジュール４０１の吸熱フィン４０４に対する排ガスの接触（すなわち、吸熱フィン４０４の吸熱）を阻害するおそれが低減されるためである。 By making the inclination angles of the endothermic fins 404 different from each other in one thermoelectric conversion module 401, power generation of the thermoelectric conversion unit 10 can be generated even if the thermoelectric conversion modules 401 are not arranged in a staggered pattern as in the above-described embodiment. In some cases, the amount can be sufficiently improved. This is because the endothermic fins 404 of the thermoelectric conversion module 401 arranged on the upstream side (−X side) of the thermoelectric conversion unit 10 as a whole come into contact with the endothermic fins 404 of the thermoelectric conversion module 401 located on the downstream side. (That is, the possibility of inhibiting the endothermic fin 404) is reduced.

（他の熱電変換ユニットの構造）
次に、図８及び図９を参照しつつ、熱電変換ユニットの変形例について、詳細に説明する。ここで、図８は変形例５に係る熱電変換ユニット５１０の上面図であり、図９は変形例５に係る熱電変換ユニット５０１の正面図である。なお、変形例５においては、上述した実施例と同一の構造及び部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。 (Structure of other thermoelectric conversion units)
Next, a modified example of the thermoelectric conversion unit will be described in detail with reference to FIGS. 8 and 9. Here, FIG. 8 is a top view of the thermoelectric conversion unit 510 according to the modified example 5, and FIG. 9 is a front view of the thermoelectric conversion unit 501 according to the modified example 5. In the modified example 5, the same structures and members as those in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

図８に示すように、変形例５に係る熱電変換ユニット５０１において、４つの熱電変換モジュール５０１ａ〜５０１ｄは、排ガスの流路に沿って並設されているとともに、マトリックス状に配設されている。一方、図８及び図９から分かるように、上流側（−Ｘ側）に配設される熱電変換モジュール５０１ａ、５０１ｂと、下流側（＋Ｘ側）に配設される熱電変換モジュール５０１ｃ、５０１ｄとは、それぞれが備える吸熱フィンの第２電極３ｂに対する傾斜角度が異なっている。具体的に、熱電変換モジュール５０１ａにおいて、第２電極３ｂに対する吸熱フィン５０４ａ₁、５０４ｂ₁、５０４ｃ₁、５０４ｄ₁の傾斜角度θ５は約４５°である。同様に、熱電変換モジュール５０１ｂにおいて、第２電極３ｂに対する吸熱フィン５０４ａ₂、５０４ｂ₂、５０４ｃ₂、５０４ｄ₂の傾斜角度θ５も約４５°である。一方、熱電変換モジュール５０１ｃにおいて、第２電極３ｂに対する吸熱フィン５０４ａ₃、５０４ｂ₃、５０４ｃ₃、５０４ｄ₃の傾斜角度θ５は約１３５°であり、熱電変換モジュール５０１ｄにおいても、第２電極３ｂに対する吸熱フィン５０４ａ₄、５０４ｂ₄、５０４ｃ₄、５０４ｄ₄の傾斜角度θ５は約１３５°である。以下において、各吸熱フィンを選択して説明しない場合には、単に吸熱フィン５０４とも称する。 As shown in FIG. 8, in the thermoelectric conversion unit 501 according to the modified example 5, the four thermoelectric conversion modules 501a to 501d are arranged side by side along the flow path of the exhaust gas and arranged in a matrix. .. On the other hand, as can be seen from FIGS. 8 and 9, the thermoelectric conversion modules 501a and 501b arranged on the upstream side (−X side) and the thermoelectric conversion modules 501c and 501d arranged on the downstream side (+ X side). Have different inclination angles of the endothermic fins provided with respect to the second electrode 3b. Specifically, in the thermoelectric conversion module 501a, _{the inclination angles θ5 of the endothermic fins 504a 1} , 504b ₁ , 504c ₁ , and 504d ₁ with respect to the second electrode 3b are about 45 °. Similarly, in the thermoelectric conversion module 501b, _{the inclination angles θ5 of the endothermic fins 504a 2} , 504b ₂ , 504c ₂ , and 504d ₂ with respect to the second electrode 3b are also about 45 °. On the other hand, in the thermoelectric conversion module 501c, _{the inclination angles θ5 of the heat absorbing fins 504a 3} , 504b ₃ , 504c ₃ , and 504d ₃ with respect to the second electrode 3b are about 135 °, and the endothermic conversion module 501d also absorbs heat with respect to the second electrode 3b. The inclination angles θ5 of the fins 504a ₄ , 504b ₄ , 504c ₄ , and 504d _{4 are about 135 °.} In the following, when each endothermic fin is not selected and described, it is also simply referred to as an endothermic fin 504.

変形例５においては、上流側と下流側の吸熱フィン（すなわち、吸熱部）の傾斜角度が異なっているため、熱電変換モジュール５０１ａ〜５０１ｄのそれぞれの吸熱フィン５０４は、エンジンユニット２０から排出された排ガスに対して良好に接触することが可能となる。すなわち、熱電変換モジュール５０１ａ〜５０１ｄのそれぞれの吸熱部は、他の熱電変換モジュールの吸熱部の存在によって排ガスとの接触が阻害されることがなくなり、十分な吸熱を行うことができる。例えば、図８において矢印で示した排ガスの流路から分かるように、熱電変換モジュール５０１ａの吸熱フィン５０４ａ₁〜５０４ｄ₁の存在によって熱電変換モジュール５０１ａの下流側における排ガスの流量が減少することになるが、熱電変換モジュール５０１ｃの吸熱フィン５０４ａ₃〜５０４ｄ₃に対しては熱電変換モジュール５０１ａと熱電変換モジュール５０１ｂと間の空間を経由して排ガスが到達するため、下流側に位置する吸熱フィン５０４ａ₃〜５０４ｄ₃においても、優れた熱エネルギー効率にて吸熱を図ることができる。そして、熱電変換ユニット５１０としては、下流側においても十分な発電量を得ることができるため、全体として発電量が向上することになる。 In the modified example 5, since the inclination angles of the endothermic fins (that is, the endothermic portions) on the upstream side and the downstream side are different, the endothermic fins 504 of the thermoelectric conversion modules 501a to 501d are discharged from the engine unit 20. It is possible to make good contact with the exhaust gas. That is, the endothermic portions of the thermoelectric conversion modules 501a to 501d are not hindered from contacting the exhaust gas due to the presence of the endothermic portions of the other thermoelectric conversion modules, and can sufficiently absorb heat. For example, as can be seen from the flow path of the exhaust gas shown by the arrow in FIG. 8, the flow rate of the exhaust gas on the downstream side of the thermoelectric conversion module 501a is reduced by the presence _{of the endothermic fins 504a 1 to} 504d _{1 of the thermoelectric conversion module 501a.} However, since the exhaust gas reaches the endothermic fins 504a _{3 to} 504d _{3 of the} thermoelectric conversion module 501c through the space between the thermoelectric conversion module 501a and the thermoelectric conversion module 501b, the endothermic fins 504a _{3 located on the downstream side} Even in ~ 504d ₃ , endothermic can be achieved with excellent thermal energy efficiency. As the thermoelectric conversion unit 510, a sufficient amount of power generation can be obtained even on the downstream side, so that the amount of power generation is improved as a whole.

なお、変形例５においては、熱電変換モジュール５０１ａ〜５０１ｄのそれぞれに設けられている吸熱フィン５０４の形状、寸法、及び表面積は同一としているが、変形例３のように下流に向けて表面積が大きくなるようにしてもよく、或いは変形例２のように１枚の吸熱フィンとしてもよい。また、変形例１の千鳥配置を本変形例５に組み合わせるようにして、熱電変換モジュール５０１ａ〜５０１ｄを構成してもよい。当然のことながら、本変形例５における熱電変換モジュール５０１ａ〜５０１ｄの配置を上述した実施例のように千鳥状に配設してもよい。いずれの場合であっても、排ガスの排気経路の形状、及び温度分布に応じて、各構成を適宜変更及び組み合わせることができる。 In the modified example 5, the shape, size, and surface area of the endothermic fins 504 provided in each of the thermoelectric conversion modules 501a to 501d are the same, but the surface area is larger toward the downstream as in the modified example 3. Or it may be a single endothermic fin as in the second modification. Further, the thermoelectric conversion modules 501a to 501d may be configured by combining the staggered arrangement of the modification 1 with the present modification 5. As a matter of course, the thermoelectric conversion modules 501a to 501d in the present modification 5 may be arranged in a staggered manner as in the above-described embodiment. In any case, each configuration can be appropriately changed and combined according to the shape of the exhaust gas exhaust path and the temperature distribution.

１熱電変換モジュール
２ａ第１熱電変換素子
２ｂ第２熱電変換素子
３ａ第１電極
３ｂ第２電極
４吸熱フィン
５吸熱部
１０熱電変換ユニット
２０エンジンユニット 1 Thermoelectric conversion module 2a 1st thermoelectric conversion element 2b 2nd thermoelectric conversion element 3a 1st electrode 3b 2nd electrode 4 Endothermic fin 5 Endothermic part 10 Thermoelectric conversion unit 20 Engine unit

Claims

Multiple thermoelectric conversion elements installed side by side,
A first electrode that is joined to one end of the thermoelectric conversion element and electrically connects one ends of the adjacent thermoelectric conversion elements.
A second electrode that is joined to the other end of the thermoelectric conversion element and electrically connects the other ends of the adjacent thermoelectric conversion elements.
It has a plurality of thermoelectric conversion modules including a heat absorbing portion provided on a surface of the second electrode opposite to the surface bonded to the thermoelectric conversion element.
The plurality of thermoelectric conversion modules are arranged side by side along the heat flow path, and the endothermic portions are arranged in a staggered pattern .
The endothermic portion of the thermoelectric conversion module located on the upstream side of the heat flow path and the endothermic portion of the thermoelectric conversion module located on the downstream side of the heat flow path are upstream of the heat flow path. The endothermic portions are arranged by changing the inclination angle with respect to the second electrode so that the heat absorbing portions do not overlap each other when viewed from the side.
Thermoelectric conversion unit.

Claim 1 The surface area of the endothermic portion of the thermoelectric conversion module located on the downstream side of the heat flow path is larger than the surface area of the endothermic portion of the thermoelectric conversion module located on the upstream side of the heat flow path. The thermoelectric conversion unit described in.

The thermoelectric conversion unit according to claim 1 and 2, wherein the endothermic portion increases in height from the upstream side to the downstream side of the heat flow path.

The thermoelectric conversion unit according to any one of claims 1 to 3, wherein the endothermic unit is composed of a plurality of endothermic fins.

Multiple thermoelectric conversion elements installed side by side,
A first electrode that is joined to one end of the thermoelectric conversion element and electrically connects one ends of the adjacent thermoelectric conversion elements.
A second electrode that is joined to the other end of the thermoelectric conversion element and electrically connects the other ends of the adjacent thermoelectric conversion elements.
It has a plurality of thermoelectric conversion modules including a heat absorbing portion provided on a surface of the second electrode opposite to the surface bonded to the thermoelectric conversion element.
The plurality of thermoelectric conversion modules are arranged side by side along the heat flow path, and the endothermic portions are arranged in a staggered pattern.
The endothermic portion is composed of a plurality of endothermic fins.
In each of the thermoelectric conversion module, toward the front Symbol absorbing fin you located downstream of the flow path of the heat from the heat absorbing fins located on the upstream side of the flow path of the heat absorbing fin with respect to the second electrode Increasing the tilt angle of
Thermoelectric conversion unit.

The thermoelectric conversion unit according to claim 5 , wherein the plurality of endothermic fins are arranged in a staggered pattern in each of the thermoelectric conversion modules.

The thermoelectric conversion unit according to claim 5 and 6 , wherein the endothermic portion increases in height from the upstream side to the downstream side of the heat flow path.

Multiple thermoelectric conversion elements installed side by side,
A plurality of first electrodes bonded to one end of the thermoelectric conversion element and electrically connecting one ends of the adjacent thermoelectric conversion elements,
A plurality of second electrodes bonded to the other end of the thermoelectric conversion element and electrically connecting the other ends of the adjacent thermoelectric conversion elements.
The second electrode has a plurality of endothermic fins provided on a surface opposite to the surface bonded to the thermoelectric conversion element.
The endothermic fins are arranged in a staggered pattern.
Wherein toward the heat-absorbing fins before Symbol absorbing fin you located downstream of the flow path of the heat located upstream of the flow path of the heat, the inclination angle of the heat absorbing fin increases with respect to the second electrode,
Thermoelectric conversion module.

The surface area of the heat absorbing fin, the thermoelectric conversion module according to claim 8 is greater than the surface area of prior SL absorbing fin you located upstream of the flow path of the heat that is located downstream of the flow path of the heat.